航天器ISOP直流变换器控制策略研究.pdf

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1、V01．25No．1航天器工程第25卷第1期60SPACECRAFTENGINEERING2016年2月航天器ISOP直流变换器控制策略研究杨双景(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要分析了电压型控制和电流型控制的输入串联一输出并联(ISOP)航天器直流变换器的输入均压、输出均流特性，指出了电压型控制可以实现其输入电压自动均压、输出电流自动均流；电流型控制时其输入端电压等分是不稳定平衡，不能实现其输入端自动均压、输出自动均流。在电流控制模式下提出新的输入均压控制策略。通过1kW样机的仿真和试验结果，验证了文章分析的正确性和控制

2、方法的有效性。关键词航天器；功率变换器；均压；均流；控制中图分类号：V442文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．01．009ResearchonControlStrategyforInput—seriesOutput--parallelDC·-DCConverterofSpacecraftYANGShuangjing(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)Abstract：Thecharacteris

3、ticsofinputvoltageandoutputcurrentsharingininput-seriesoutput—parallel(ISOP)DC—DCconvertersinspacecraftwithvoltagemodecontrolandcurrentmodecon—trolareanalyzedinthispaper．ItpointsOutthatvoltagemodecontrolcanguaranteetheinputvoltageandoutputcurrentsharing，whiletheinputvolta

4、gebalancewithcurrentmodecontrolisinstable，andcurrentmodecontrolcannotensureinputvoltageandoutputcurrentsharing．Ano—velinputvoltagesharingcontrolstrategywithcurrentmodecontrolisproposed．SimulatedandexperimentalresultswithalkWprototypeverifythecorrectnessoftheanalysisandthe

5、proposedcontrolmethod．Keywords：spacecraft；powerconverter；voltagesharing；currentsharing；control1引言目前，我国功率在1～2kW的航天器使用28V供电母线；功率在3～4kW的航天器使用42V供电母线；功率超过10kW的航天器使用100V供电母线。国外功率小于1．5kW的航天器使用28V供电母线；功率小于8kw的航天器使用50V供电母线；功率大于8kW的航天器使用100V或120V供电母线。随着航天器的快速发展，功率需求的不断提高，航天器的供电母线电

6、压也不断提升，因此，对航天器二次电源输入电压适应范围提出了更高要求。当航天器母线电压为28～50V时，可以通过单个二次电源连接母线给负载供电；当航天器母线电压为100V或更高时，可以通过多个模块化的二次电源输入串联给负载供电，或者通过单个二次电源收稿日期：2015—11—27；修回日期：2016一01—05作者简介：杨双景，男，工程师，从事航天器总体设计及项目管理工作。Email：ysjtravis@126．com。第1期杨双景：航天器ISOP直流变换器控制策略研究连接母线供电。但是当采用单个二次电源供电时，需要选取更高耐压的功率器件以满

7、足母线高压要求。目前，航天器功率器件中高压功率器件相对较少，因此，在高压母线供电系统中采用多个二次电源模块输入串联一输出并联(Input—seriesOutput—par—allel，ISOP)的供电方式将成为后续航天器二次电源设计和应用的趋势，如何实现多个二次电源模块输入均压和输出均流，将是此类电源模块设计的核心。输入串联结构电源模块重要的优点为：①每个模块的输入电压为总输入电压的1／n(竹为串联模块数)，可以大幅度降低开关器件的电压应力；②低压功率器件可以用于输入高压场合，降低开关管的导通损耗，提高了系统的效率；③在低压输出场合，输入

8、串联一输出并联(ISOP)结构提高了每个模块的电压转换率，系统效率得到提高口_8]。由于输入端采用串联模式，因此各电源模块输入端电容的可靠性和安全性必须加以重视，一般采用两个电容串联的设计方式